آشنایی با روش‌های بیولوژیکی تصفیه فاضلاب

برای تصفیه فاضلاب‌های صنعتی و بهداشتی، از روش‌ها و فرایندهای بسیار زیادی استفاده می‌شود. یکی از آنها روش های بیولوژیکی تصفیه فاضلاب می‌باشد. این روش به دلیل نصب و راه اندازی آسان، هزینه کم و عدم وجود آثار مخرب زیست محیطی، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در این روش با کمک میکروارگانیسم‌ها مواد آلی حذف می‌شوند. راندمان بالا در حذف مواد زائد به این روش، موجب شد تا تصفیه فاضلاب به روش بیولوژیکی، در تاسیسات تصفیه فاضلاب در سارسر دنیا بسیار مورد توجه قرار گیرد. این روش، خود دارای انواع متعددی است، که در این محتوا به بررسی کامل آن می‌پردازیم.

تصفیه بیولوژیکی فاضلاب چیست؟

به فرایندی که در آن باکتری‌های هوازی و بی‌هوازی، همچنین میکروارگانیسم‌ها به مصرف مواد آلی موجود در فاضلاب می‌پردازند و آنها را حذف می‌کنند، فرایند بیولوژیک تصفیه فاضلاب می‌گویند. میکرو ارگانیسم‌هایی که در طبیعت وجود دارند، هر کدام دارای ویژگی‌های مختلف برای رشد در برابر اکسیژن هوا هستند. نوع رفتاری که این باکتری‌ها در برابر اکسیژن هوا دارد، موجب می‌گردد تا در تصفیه فاضلاب به شیوه‌های مختلف و تحت عنوان فرآیندهای تصفیه بیولوژیکی مورد استفاده قرار گیرند. هدف این روش، تغییر شکل مواد محلول و ذره‌ای با قابلیتِ تجزیه بیولوژیکی به محصولات قابل قبول نهایی است.

مراحل و فرایند تصفیه بیولوژیکی فاضلاب

در روش های بیولوژیکی تصفیه فاضلاب ، باکتری‌‎ها جزء موجودات زنده ذره بینی هستند. آن‌ها از مواد آلاینده به عنوان غذا در متابولیسم خود استفاده می‌‎کنند. آنها مواد آلاینده را به مواد بی‌اثری همانند آب، گازهای دی اکسید کربن و همچنین متان و جرم سلولی جدید تبدیل می‌نمایند. استفاده از این باکتری‌ها، مواد آلاینده را به نحوی تبدیل به گازها کرده و در واقع آنها را خنثی می‌کنند.

روش های بیولوژیکی تصفیه فاضلاب

بر اساس نوع باکتری های تصفیه کننده فاضلاب، روش‌های متعددی برای تصفیه بیولوژیکی در نظر گرفته شده است، که در ادامه آن ها را شرح می‌دهیم.

روش هوازی

یکی از روش‌های بسیار رایج و پرکاربرد در تصفیه بیولوژیکی، تصفیه هوازی است. در این روش، به وسیله لجن فعال و باکتری‌های هوازی، مواد آلی که در فاضلاب‌ها موجود هستند، تجزیه شده و گام مهمی در جهت زلال سازی فاضلاب برداشته می‌شود. در فرایند تصفیه فاضلاب هوازی، اکسیژن در اختیار میکروارگانیسم‌های در تماس با فاضلاب قرار گرفته و این میکروارگانیسم‌ها مواد آلی را طی واکنش‌های متابولیسمی به جذب کربن تبدیل می‌کنند. در این روش با استفاده از تجهیزات دیگری نظیر هواده سطحی ثابت، هواده سطحی شناور و هواده عمقی، عملیات تزریق هوا به فاضلاب‌ها صورت می‌گیرد.

انواع روش‌های هوازی تصفیه فاضلاب

هنگام طراحی پکیج‌های تصفیه فاضلاب بهداشتی به روش بیولوژیکی، اصولاً فرایندهای متفاوتی پیاده‌سازی می‌شود. با توجه به نوع فاضلاب، مقدار و ظرفیت تصفیه خانه، شرایط دمایی و محیطی تصفیه خانه، روش‌های دیگری هم انجام می‌شود. این روش‌ها عبارتند از: لجن فعال متداول، لجن فعال اختلاط کامل، هوادهی گسترده متناوب، فرایند اوربال راکتور ناپیوسته متوالی، راکتور بیولوژیکی غشایی و تثبیت تماسی.

روش بی‌هوازی تصفیه فاضلاب

همانطور که از نام این گروه از روش های بیولوژیکی تصفیه فاضلاب مشخص است، اساس و پایه آن‌ها استفاده از باکتری‌های بی‌هوازی می‌باشد. در این روش‌ها از باکتری‌هایی استفاده می‌گردد، که در شرایط بی‌هوازی منجر به هیدرولیز شدن مواد آلی و تبدیل شدن آن‌ها به متان پس از پشت سر گذاشتن چند گام میانی خواهد بود. این فرآیندِ بیولوژیکی در راکتورهای بسته و بدون دسترسی به اکسیژن‌ انجام می‌گردد. میزان بالای متان تولیدی، به عنوان سوخت قابل استفاده است. در این روش، از چند مرحله مهم نظیر هیدرولیز، اسیدوژنز و متانوژنز استفاده می‌گردد. در روش بی هوازی روش‌های دیگری هم مدنظر قرار می گیرد که عبارتند از تصفیه بی‌هوازی UASB ,  راکتور بافل دار بی‌هوازی ABR  ، راکتور تصفیه بی هوازی  .UAFB در یک مقایسه کلی می‌توان گفت روش تصفیه بی هوازی از نظر مصرف انرژی بسیار مقرون به صرفه می‌باشد و در تصفیه هوازی میزان لجن خیلی بیشتر تولید می‌گردد.

روش انوکسیک فاضلاب از روش های بیولوژیکی تصفیه فاضلاب

یکی دیگر از رایج‌ترین مواد آلی که در فاضلاب‌های بهداشتی و صنعتی موجود است، نیترات است. حذف نیترات به روش‌های مختلفی انجام می‌گردد، که یکی از بهترین راهکارها برای حذف آن استفاده از روش تصفیه انوکسیک خواهد بود. در این روش، اکسیژن موجود در نیترات به عنوان اکسیژن گیرنده عمل کرده و منجر به حذف نیتروژن در آب و فاضلاب خواهد شد. با استفاده از این روش می‌توان فسفر و نیتروژن را به راحتی حذف کرد.

روش تصفیه رشد معلق

یکی از روش‌های تصفیه فاضلاب، روش‌های مبتنی بر فرایند رشد در تصفیه فاضلاب است در فرایند رشد معلق، میکروارگانیسم‌ها به وسیله اختلاطِ مناسب در حالت سوسپاسیون قرار می‌گیرند. اغلب روش های بیولوژیکی تصفیه فاضلاب رشد معلق در تصفیه فاضلاب شهری و صنعتی، با غلظت مناسب اکسیژن محلول عمل می‌کنند. اما راکتورهای رشد معلق بی هوازی نیز در تصفیه پساب‌هایی با غلظت بالا از مواد آلی و لجن آلی کاربرد دارند. متعارف‌ترین نوع راکتور رشد معلق، فرآیند لجن فعال می‌باشد.

روش تصفیه با رشد چسبنده

در فرآیندهای رشد چسبنده، میکروارگانیسم‌ها به سطح یک بستر که از جنس مواد خنثی باشد، می‌چسبند و بیوفیلم را تشکیل می‌دهند. فاضلاب و مواد مغذی با عبور از بین این بسترها تصفیه می‌گردند. بسترهای مورد استفاده در روش های بیولوژیکی تصفیه فاضلاب رشد چسبنده، اصولا از جنس شن،ماسه، سنگ، تکه‌های چوب و پلاستیک هستند. این فرآیند هم به صورت هوازی و بی هوازی کاربرد دارند. بستر این راکتورها به شکل مستغرق یا غیرمستغرق و در مجاورت هوا یا گاز بر روی لایه‌های بیوفیلم اجرا می‌شود. متداول‌ترین فرآیند رشد چسبنده، صافی چکنده می‌باشد که در آن فاضلاب به صورت یکنواخت از ناحیه بالای کانال توزیع می‌گردد.

کاربرد روش های بیولوژیکی تصفیه فاضلاب

همانطور که اشاره کردیم در تصفیه فاضلاب‌های صنعتی و بهداشتی گام‌های مهمی در چند مرحله انجام می‌شود، که شامل تصفیه فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی است. مواد موجود در این گام‌ها به روش‌های شیمیایی، منعقد و با کمک اویل اسکیمر جمع‌آوری می‌شوند. این روش‌ها تنها راه حل استفاده از روش بیولوژیکی هستند. با توجه به راندمان بسیار بالای این روش، آنها در موارد زیر کاربرد دارند.

• تصفیه فاضلاب بهداشت شهری
• تصفیه فاضلاب کشتار گاه‌ها
• تصفیه فاضلاب مراکز درمانی و بیمارستانی
• تصفیه فاضلاب کارخانجات مواد غذایی و نساجی
• تصفیه فاضلاب کارخانه‌های تولید مواد شوینده و بهداشتی.